JPH08215323A - 磁界検出器及び植え込み型医療装置並びにテレメトリ−磁界検出器−結合ユニット - Google Patents

磁界検出器及び植え込み型医療装置並びにテレメトリ−磁界検出器−結合ユニット

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JPH08215323A
JPH08215323A JP7327337A JP32733795A JPH08215323A JP H08215323 A JPH08215323 A JP H08215323A JP 7327337 A JP7327337 A JP 7327337A JP 32733795 A JP32733795 A JP 32733795A JP H08215323 A JPH08215323 A JP H08215323A
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JP
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magnetic field
coil
voltage
telemetry
time
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Johan Lidman
リドマン ヨハン
Kenth Nilsson
ニルソン ケント
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Pacesetter AB
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Pacesetter AB
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 全体的な磁界の検出のため及び特定的にはイ
ンプラントの近くの磁界の検出のため、従来手法におけ
るよりわずかなコンポーネントを使用して改善された装
置構成を達成すること。 【構成】 磁界センサ(6)も亦ダイオ−ド(16を有
し、前記コイル(18)は 磁界の存在が検出された際
所定の期間(22)中電圧源(V+)により充電され、
前記磁界インジケ−タ(10)はダイオ−ド(16)を
介するコイル放電時間(24)を測定するように配置構
成されており、前記磁界インジケ−タ(10)は当該放
電時間(24)が所定の時間限界値(32)より小であ
る場合磁界の存に対する信号(30)を生成するように
構成されている。例えば1秒に1度、磁界が存在するか
否かを識別する。そのような識別がなされると、スイッ
チS2〜S4は閉成され、これに反して、S5,S6は
開放状態におかれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する分野】本発明は、磁界検出器及び植え込
み型医療装置並びにテレメトリ−磁界検出器−結合ユニ
ットに関する。
【0002】
【従来の技術】最新のインプラント(植え込み装置)で
は例えば、ペ−スメ−カでは磁界検出器は永久磁石(こ
れは患者の身体の外側にてインプラントの近くにもたら
される)を用いて種々異なる非侵襲的作動のために使用
される。ペースメーカー例えば(これは磁石で作動され
得る)における機能の幾つかにに対しては例えばペース
メーカーにてデマンド(要求)機能がディスエイブル
(不能に)され、而してペースメーカーはその動作を電
池の容量に適合させ、当該ペースメーカーは特別な一時
的刺激モードに従って例えば頻脈(頻拍)で作動せしめ
られ、そして、ペースメーカープログラミングに関連し
て動作せしめられる。
【0003】医療インプラントに対する磁界検出器は小
型にすべきであり(ペースメーカーの最新の世代は略1
4gである)衝撃に対して影響を受け難く、ペースメー
カーにおける他のコンポーネントに対して使用されたア
センブリ技術を適合させる。複数の異なった手法におけ
るインプラントユニット外部での磁界の検出は明らかに
一般的に公知であり、例えばリードスイッチ及びホール
効果を用いたホール発生器を使用する。ホール発生器の
欠点はそれの比較的大のエネルギ消費である。
【0004】静磁界に対する電気的センサはUSー46
11127に記載されている。センサは例えばコイルか
ら成る従来共振回路(これは所定値を超過する磁界の存
在をセンシングするために使用される)を有する。共振
回路に対する共振周波数は磁界の強さに従って変化す
る。共振回路は周期的に作動され、共振回路からの出力
信号に対するゼロクロスの数は所定の持続時間を有する
センシングウインドウにて調べられる。センシングウイ
ンドウにてゼロクロスの所定数が生じる場合、このこと
の意味するのは磁界の強さが所定値を越えるということ
である。
【0005】インプラントにおける磁界検出器はリード
スイッチから成る。然し乍ら、リードスイッチは比較的
感度が悪く、寧ろ高価なコンポーネント(これはインプ
ラント中で比較的大きなスペースを占有する)の方が影
響を受け易い。
【0006】従って、リードスイッチの必要性をなくす
ために、テレメトリ機能を実施することのほかに磁界の
存在を検出するためにさえも、テレメトリユニットを使
用することが最近提案されている。
【0007】USー4541431は、テレメトリ−磁
界検出器−結合ユニット対する提案がなされており、こ
こにおいて、磁界センシングはUS4611127にて
記載されたのと同じ手法が実施される。結合ユニットは
データの送受信のためテレメトリにて使用される、例え
ばコイルから成る従来共振回路を有する。亦該共振回路
は上述のような形式で所定値を越える強さを有する磁界
の存在をセンシングするためにも使用される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題ないし目
的とすることろは全体的な磁界の検出のため及び特定的
にはインプラントの近くの磁界の検出のため、従来手法
におけるよりわずかなコンポーネントを使用して改善さ
れた装置構成を達成することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は請求項1及び
5にて規定された特徴事項を備えた磁界検出器及び植え
込み型医療装置並びにテレメトリ−磁界検出器ー結合ユ
ニットにより解決される。
【0010】本発明によっては磁界の存在下で検出信号
が生成される磁界検出技術が達成される。
【0011】本発明は次のような事項を活用する、即
ち、コア付きコイルのインダクタンスが磁界の存在下で
変化する(何故なら磁界はコアの透磁性に影響を与える
からである)という事項を活用する。所定の期間コイル
に電圧が加えられ、そして、該コイルがダイオードを介
して放電する時間が測定される場合、所定の強さの磁界
の存在が検出され得る。このことが可能であるのは、コ
イル放電時間は磁界の存在下で変化するコイルのインダ
クタンスの関数であるからである。放電時間が所定の強
さの磁界の存在に相応する時間限界値に比較される際、
磁界の存在の検出が達成され、そして、検出信号は当該
時間が限界値より小である場合生成される。
【0012】本発明の第1の有利な実施形態はコイルの
充電時間がプリセットされる磁界検出器に関する。
【0013】本発明の第2の実施形態は、コイルの放電
時間は充電のスタ−トから、コイルを流れる電流の強さ
が所定値を越えるまで経過する時間であるように構成さ
れている磁界検出器に関するのである。
【0014】本発明の第3の実施形態は、コイルの充電
時間がプリセットされるテレメトリ−磁界検出器−結合
ユニットに関するのである。
【0015】本発明の第4の実施形態は、所定のコイル
の所定の充電期間は充電のスタ−トから、コイル(1
8)を流れる電流の強さが所定レベル値を越えるまで経
過する時間であるように構成されているテレメトリ−磁
界検出器−結合ユニットに関する。
【0016】
【実姉例】次に、本発明を図を用いて詳細に説明する。
【0017】図1はプログラマブル制御装置4に接続さ
れた磁界検出器を示す。この磁界検出器2は磁界センサ
6,制御ロジック8,磁界インジケ−タ10を有する。
磁界インジケ−タ10は電圧比較器12及びこれに接続
された時間測定回路14を有する。
【0018】図2中第1の有利な実施形態による磁界セ
ンサが示してある。
【0019】磁界センサ6は電圧源V+,ダイオード1
6,コア付きコイル18,スイッチS1を有する。
【0020】放電手段16及びコイル18は当該電圧V
+とスイッチS1との間に並列に接続されている。測定
信号20はS1と、コイル18,ダイオード16間で取
出され、両者18,16は並列接続されている。S1の
開閉は制御クロック8により制御される。
【0021】図4はコイル18における電圧(上方トレ
ーシング波形)及び測定信号20(下方トレーシング)
に対する波形を示す。垂直軸は電圧(ボルト)にて示さ
れ、水平軸は時間(μs)で示されている。
【0022】図1,2,4に即して磁界検出器の動作を
第1の実施形態について説明する。
【0023】ノーマル状態において、スイッチS1は開
放されている。コイル18間には電圧は存在せずそれ
故、測定信号20は電圧V+と同じ電圧を有する。所定
の強さの磁界の存在の識別がなされるとコイル18は所
定期間(コイル充電時間)22電圧源V+により充電さ
れる。このことは次のような際達成される、即ちスイッ
チS1が所定期間22閉成される際達成される。所定期
間22中コイル18間の電圧は電圧V+に等しい。スイ
ッチS1が再び開かれると、電圧降下が生じ、そして、
コイル18はダイオード16を介して放電される。当該
の放電期間24中コイル18間の電圧は導通期間におけ
るダイオード16の電圧降下を差し引いた値に等しい。
放電時間24後、電圧はそれの通常(ノーマル)レベル
に戻り、即ちコイルは18間の電圧は存在しない。当該
の戻り動作は発振的プロセスで行われる。放電時間の測
定の際測定信号20の電位(図4中低いほうのトレーシ
ング波形)は電圧比較器12にて可調整電圧限界値6と
比較される。前記電圧比較器12によってはコイル18
間の電圧が電圧限界値26を超過する間は電圧信号28
が生成される。当該電圧信号28は時間測定回路14に
供給され、該時間測定回路電圧信号28の持続時間が可
調整時間限界値32より小である場合、検出信号30が
送出される。時間限界値32は次のように選定さっれて
いる、即ち、電圧信号28の持続時間(期間)が時間限
界値32より小である場合少なくとも1つの所定の強さ
の磁界の存在が検出されるように選定されている。
【0024】時間測定回路14は複数手法で実現され得
る。そのうちの1つの手法によれば電圧信号28の持続
時間が測定され、次いで、当該時間は時間限界値32に
比較される。そこで検出器信号32が生成される(電圧
信号2の持続時間が時間限界値32より小である場
合)。もう1つの手法は電圧信号が存在する限り、カウ
ンタをしてカウントさせることである。カウンタが時間
限界値32に達する前にカウンタが遮断される場合、検
出器信号30が生成される。
【0025】典型的値は電圧V+に対して2.8Vであ
り、ダイオード間の電圧降下に対して0.7Vである。
コイル18がチャージ(充電)する短い時間は数10μ
secのオーダ、例えば30μsである。コイル18の
ディスチャージ(放電)24は磁界不存在の際は135
−145μであり、そして、存在の際は約120〜13
0μsである。
【0026】通常の永久磁石(これは磁界検出器からの
適当な間隔をおいて配置されている)は所定の強さの磁
界を達成するために使用される。本発明の1つの適用形
態によれば磁界検出器2は医療インプラントに配置され
る。磁石(磁界)はインプラント上方の患者の外部皮膚
に施される(加えられる)。インプラントは例えばペー
スメーカーであり得る。ここで、ペースメーカーは40
mmまでの距離から磁石(磁界)を検出し得なければな
らない。
【0027】上記の第1の有利な実施形態によれば従っ
てコイルのチャージ(充電)時間が前もって決定され
る。
【0028】第2の有利な実施形態によれば、コイルの
放電時間は充電のスタ−トから、コイルを流れる電流の
強さが所定値を越えるまで経過する時間であるように構
成されているのである。このことは図3中の磁界センサ
の実施形態により達成される。
【0029】第2実施形態による実施形態では第1実施
形態によるように、磁界センサ6は電圧源V+,ダイオ
ード16,コア付きコイル18,スイッチS1を有す
る。
【0030】当該の第2有利な実施形態もスイッチS1
とアースとの間に接続された第1抵抗34、D−FF
(そのFFのQ出力側によってはスイッチS1が制御さ
れる)及び比較器38を有する。該比較器では1つの入
力端子40が基準電圧に接続され、もう1つの入力端子
42はS1と第11抵抗34との間に接続されている。
比較器38の出力端子44はD−FF36のクロック入
力側に接続されている。
【0031】所定の強さの磁界の存在が検出されると、
制御ロジック8はD−FFにおけるプリセット入力端子
46にパルスを送り、出力端子Qをハイ(high)状
態にもたらし、それにより、スイッチS1の閉成させ、
コイル18のチャージ(充電)はスタートする。、コイ
ル18はコイル(18)を流れる電流の強さが所定レベ
ル値(40)を越えるまでチャージ(充電)しつづけ
る。コイル18を流れる電流は第1抵抗34を流れる電
流と同じである(等しい)ので、電流強度は抵抗34間
の電圧を測定することにより決定される。抵抗34より
上方であるがスイッチS1より下方のところでの電位が
基準電圧40をこえると、比較器38はクロック信号を
D−FFRへ送信し、D入力端子における電位即ち、ア
ース電位をQ出力端子へクロックせしめそして、S1は
開放される。
【0032】コイル18を流れる電流の強さは数100
μA、例えば200〜400μAのオーダである。第1
抵抗の抵抗値は500〜1000Ω.である。それによ
り第1の実施形態におけると同じ大きさの、コイル18
に対するディスチャージ放電時間が生ぜしめられる。
【0033】ディスチャージ時間16の持続時間の測定
は第1の実施形態に対するのと同じ手法で実施される。
【0034】第1、第2実施形態により、磁界検出器2
は植え込み可能な医療装置における磁界検出器のために
使用され得、上記医療装置は、ペースメーカー、デフリ
ブレータ、インシュリンポンプ又は他の医療装置であり
得る。
【0035】本発明の第3、第4実施形態は医療インプ
ラントにおけるテレメトリ−磁界検出器−結合ユニット
に関する。ここで、亦インプラントはデフリブレータ、
インシュリンポンプ又は他の医療装置であり得る。
【0036】図5は医療48下に挿入された医療インプ
ラント50を示し、これはインプラント50におけるユ
ニットの制御及び整合のためのプログラマブル制御装置
4と、磁界検出器及びインプラント並びにテレメトリ機
械検出器ー結合ユニット(これは皮膚48MP外部に配
置されたプログラマ54との2重通信付き)とを有す
る。
【0037】図6はこれまで結合ユニット52と称され
た本発明の第3実施形態による磁界検出器及びインプラ
ント並びにテレメトリ機械検出器ー結合ユニット52の
ダイヤグラムを示す。
【0038】結合ユニット52はテレメトリ回路54
(これはプログラマ56から/それへのテレメトリ−信
号の送信のため及び磁界検出のため使用される)及び磁
界インジケ−タ10(これは磁界の存在を検出する)、
並びにテレメトリ回路54により受信された信号に対す
るテレメトリ信号回路58、そして、制御ロジック8
(これは、磁界インジケ−タ10、テレメトリ−回路
54、テレメトリ−信号回路58を制御する)を有
する。第1、第2実施形態におけるように、前記磁界イ
ンジケ−タ10は、電圧比較器12及び該電圧比較器1
2に接続された時間測定回路14を有する。
【0039】図7は第3の実施形態によるテレメトリ回
路54は電圧源V+,ダイオード16,コア付きコイル
18、コンデンサ66,第2抵抗62結合点64、複数
スイッチS1〜S6を有する。スイッチS1〜S6を用
いては(当該スイッチ制御クロックにより制御される)
テレメトリ回路54におけるコンポーネントはテレメト
リ回路54が有するべき機能に従って、イネーブルされ
る。
【0040】電圧V+はスイッチS3を介して結合点6
4に印加接続される。ダイオード16がコイル18並列
的に結合点64とスイッチS1との間に接続されてお
り、上記スイッチS1はアースに接続されている。ダイ
オード16はスイッチS2を介して結合点64に接続さ
れている。測定信号20はS1と、コイル18,ダイオ
ード16間で取出され、両者18,16は並列接続され
ている。測定信号20はスイッチS4を介して磁界イン
ジケ−タ10に供給されるよう接続されている。キャパ
シタ60は結合点64に接続され、そして、スイッチ5
5を介してアースに接続される。第2抵抗62は結合点
64に接続され、且つスイッチS6を介してアースに接
続されている。テレメトリ信号n回路58は結合点64
に接続されている。 結合ユニット52は所定の間隔を
おいて 例えば1秒に1度、磁界が存在するか否かを識
別する。そのような識別がなされると、スイッチS2〜
S4は閉成され、これに反してS5,S6は開放状態に
おかれる。所定の強さの磁界の存在の検出は第一実施形
態に関連して述べたのと同じようにして実姉される。斯
くて、前記コイル18は、所定の期間22中電圧源(V
+)により充電される。このことは次のような際達成さ
れる、即ちスイッチS1が所定期間22閉成される際達
成される。所定期間22中コイル18間の電圧は電圧V
+に等しい。スイッチS1が再び開かれると、電圧降下
が生じ、そして、コイル18はダイオード16を介して
放電される。当該の放電期間24中コイル18間の電圧
は導通期間におけるダイオード16の電圧降下を差し引
いた値に等しい。放電時間24後、電圧はそれの通常
(ノーマル)レベルに戻り、即ちコイルは18間の電圧
は存在しない。当該の戻り動作は発振的プロセスで行わ
れる。放電時間の測定の際測定信号20の電位(図4中
低いほうのトレーシング波形)は電圧比較器12にて可
調整電圧限界値6と比較される。前述のように、コイル
18の放電時間24も亦、前記磁界インジケ−タ10に
よって測定され、その際、当該の放電時間24が所定時
間限界値32より小である場合磁界の存在に対する検出
信号30が生成されるように構成されている。結合ユニ
ット52がテレメトリのため使用されるべき場合、スイ
ッチS2,S4は開放状態におかれ、S1は閉成され
る。送信中S5は閉成され、斯くて、キャパシタ62は
アースに接続され、これに反し、S6は開放され、即ち
第2抵抗60はアースに接続されてない。コイル18キ
ャパシタ60は共振回路を形成し、該共振回路はコンポ
ーネント値の適当な選択を以て有利な共振周波数8Kh
及び高いQ値を有する。スイッチS3は迅速に開閉し、
而して、短いパルスが共振回路に送信され、該共振回路
ではコイル18は電磁波に対する送信アンテナとして使
用される。生成されたパルス列はプログラマ56へ転送
さるべき情報を含む。
【0041】プログラマ56から信号を受信すると、S
3及びS5は開放状態におけれ、これに反し、S6は閉
成される。コイル18はプログラマ56により送信され
た信号をピックアップし、それをテレメトリ回路58を
介して制御装置4へ送信する。テレメトリ回路58は例
えば比較器(図示せず)を有し、ここでは受信信号に対
する信号レベルが所定の限界値レベルと比較され、当該
レベルを越える信号のみが処理される。受信中第2抵抗
62は信号を減衰し、然して、送信又は受信のスタート
の際コイル18における残留電圧は存在しない。
【0042】図8は本発明の第4の実施形態を示す。こ
の実施形態は前述の第3の実施形態とは2つの点で相異
するだけである。第1にはスイッチスイッチングS1が
閉成し、コイル18がチャージ(充電)する期間は第2
実施形態におけるように、充電のスタ−トから、コイル
18を流れる電流の強さが所定値40を越えるまで経過
する時間であるように構成されている。これは第2実施
形態に関連して述べたD−FF36及び比較器38によ
り達成される。第2にスイッチ37は抵抗34間に接続
されている。当該スイッチ37はテレメトリ間中のみ閉
成される。
【0043】第3、第4実施形態による結合ユニットに
対してテレメトリ送信が進行中の間は磁界が存在するか
否かの識別はなされない。テレメトリが完結されると、
磁界識別は再びスタートする(例えば1秒に1度)。種
々異なった機能のイネーブリングの当該の制御はプログ
ラマブル制御4により実施される。
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、全体的な磁界の検出の
ため及び特定的にはインプラントの近くの磁界の検出の
ため、従来手法におけるよりわずかなコンポーネントを
使用して改善された装置構成を達成するという効果が奏
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁界センサのブロック接続図である。
【図2】本発明の有利な第1実施例による磁界センサの
ブロック接続図である。
【図3】本発明の有利な第1実施例による磁界センサの
ブロック接続図である。
【図4】磁界センサにおける2つのポイントでの電圧の
波形図である。
【図5】医療インプラント及びプログラマの接続図であ
る。
【図6】本発明による医療インプラントのブロック接続
図である。
【図7】第3の実施形態によるテレメトリ回路の回路図
である。
【図8】第4の実施形態によるテレメトリ回路の回路図
である。
【符号の説明】
2 磁界検出器 4 プログラマブル制御装置 6 磁界センサ 8 制御ロジック 10 磁界インジケータ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁界インジケ−タ(10)及び磁界セン
    サ(6)を有する磁界検出器(2)であって、当該磁界
    センサ(6)は電圧源(V+)及びコイル(18)を備
    えた当該磁界検出器において、 前記磁界センサ(6)も亦ダイオ−ド(16)を有し、
    前記コイル(18)は磁界の存在が検出された際所定の
    期間(22)中電圧源(V+)により充電され、前記磁
    界インジケ−タ(10)はダイオ−ド(16)を介する
    コイル放電時間(24)を測定するように配置構成され
    ており、前記磁界インジケ−タ(10)は当該放電時間
    (24)が所定の時間限界値(32)より小である場合
    磁界の存在に対する信号(30)を生成するように構成
    されていることを特徴とする磁界検出器。
  2. 【請求項2】 コイル(18)の所定放電時間(24)
    は充電のスタ−トから、コイル(18)を流れる電流の
    強さが所定値(40)を越えるまで経過する時間である
    ように構成されている請求項1記載の磁界検出器。
  3. 【請求項3】 前記磁界インジケ−タ(10)は電圧比
    較器(12)を有し、該電圧比較器(12)はコイル
    (18)間の電圧を可変電圧限界値と比較するもであ
    り、さらに、時間測定回路(14)を有し該時間測定回
    路(14)は、コイル(18)の放電時間(24)中所
    定の時間限界値(32)を保持するものであり、前記電
    圧比較器(12)によってはコイル(18)間の電圧が
    電圧限界値を超過する間は電圧信号(28)が生成さ
    れ、上記電圧信号(28)は時間測定回路(14)に送
    出され、前記時間測定回路(14)からは電圧信号(2
    8)の持続時間(期間)が時間限界値(32)より小で
    ある場合検出信号(30)が送出されるように構成され
    ている請求項1記載の磁界検出器。
  4. 【請求項4】 植え込み型医療装置において、当該装置
    は請求項1から3までのうち何れか1項記載の磁界検出
    器を有する植え込み型医療装置。
  5. 【請求項5】 医療インプラント(50)におけるテレ
    メトリ−磁界検出器−結合ユニット(52)であって、
    前記ユニット(52)は制御ロジック(8)及び磁界イ
    ンジケ−タ(10)を有し、該テレメトリ−回路(5
    4)は電圧源(V+)、複数のスイッチ(S1−S7)
    及びコイル(18)を備え、前記制御ロジック(8)は
    スイッチ(S1−S7)を作動するように配置構成され
    ており、それにより、前記テレメトリ−磁界検出器−結
    合ユニット(52)はテレメトリ−と磁界検出との間で
    切り替わり、前記コイル(18)はそれぞれプログラマ
    (56)から/それへのテレメトリ−信号の送信のため
    及び磁界検出のため使用されるように構成されている当
    該結合ユニット(52)において、 テレメトリ−回路(54)は亦、テレメトリ−の間中コ
    イル(18)から切り離されたダイオ−ド(16)を有
    し、前記コイル(18)は磁界の存在が検出されると所
    定期間中電圧源(V+)により充電され、前記磁界イン
    ジケ−タ(10)はダイオ−ド(16)を介するコイル
    (18)の放電の時間(24)を測定するように配置構
    成されており、その際前記磁界インジケ−タ(10)に
    よっては当該の放電時間(24)が所定時間限界値(3
    2)より小である場合磁界の存在に対する検出信号(3
    0)が生成されるように構成されている請求項1記載の
    テレメトリ−磁界検出器−結合ユニット。
  6. 【請求項6】 当該のコイル(18)の所定の充電期間
    (22)は充電のスタ−トから、コイル(18)を流れ
    る電流の強さが所定レベル値(40)を越えるまで経過
    する時間であるように構成されている請求項1記載のテ
    レメトリ−磁界検出器−結合ユニット。
  7. 【請求項7】 前記磁界インジケ−タ(10)は、電圧
    比較器(12)を有し、該電圧比較器(12)はコイル
    (18)間の電圧を可変電圧限界値と比較するもであ
    り、さらに、時間測定回路(14)を有し該時間測定回
    路(14)は、コイル(18)の放電時間(24)中所
    定の限界値(32)を保持するものであり、前記電圧比
    較器(12)によってはコイル(18)間の電圧が電圧
    限界値を超過する間は電圧信号(28)が生成され、上
    記電圧信号(28)は時間測定回路(14)に送出さ
    れ、前記時間測定回路(14)からは電圧信号(28)
    の持続時間(期間)が時間限界値(32)より小である
    場合検出信号(30)が送出されるように構成されてい
    る請求項5または6記載のテレメトリ−磁界検出器−結
    合ユニット。
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